天地一体打造生态新城 中国联通助力雄安新区建设

责任编辑:吕萌 2019.10.23 10:51 来源:通信世界全媒体

通信世界网消息(CWW)为贯彻落实《河北雄安新区总体规划》,打造优美自然生态环境,各方坚持尊重自然、顺应自然、保护自然的理念,开展生态保护与环境治理,建设新时代的生态文明典范城市,努力建设天蓝、地绿、水清的美丽雄安。中国联通携手河北雄安新区生态环境局,成功完成基于5G的天地一体化生态项目调试。下一步双方将继续加强创新实践,充分整合新区优势资源和产业力量,持续推进生态环境进一步改善,助力雄安新区智能和绿色城市建设。

主要技术原理

5G低时延、高可靠、海量连接的网络会给未来的自动化控制带来新的变革,将解决生产过程中时延过长、效率低下或者控制信息出错等一系列问题。同时AR/VR技术的出现能够使监测者远程“进入”到监测的环境中,随时随地实现对环境的监测。通过5G网络的高速回传,可以使监测场景真实地展示在眼前,并实时展示空气、水源等数据,加强了监测者对环境数据的实时监测与交互能力。系统将一线工作人员所需信息实时推送到其眼前,降低其操作难度,并提高了监测效率,推进环保监测工作标准化、管理智能化、监督自动化,见图1。

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图1  主要数据流图

1.监测数据实现方式要求

大气质量监测:无人机可通过挂载高清摄像机和气体监测设备,获取大气质量数据,进行常规大气质量监测、扬尘污染监测和雾霾预报防治等。通过使用无人机平台,可以直接地获取污染物浓度的三维分布数据,尤其针对雾霾治理,可以克服传统地面监测数据有限、不易发现雾霾生消和扩散规律的问题。此外,还可使用系留式无人机平台进行长期大气污染跟踪监测。

水质量监测:无人机可搭载多光谱成像仪生成多光谱图像,可直观辨别污染源、污染口、可见漂浮物等。结合地理位置信息还可以生成分布图,为环境评价、环境监察提供依据,全面监测地表水环境质量状况,提供水质富营养化、水体透明度、悬浮物、排污口污染状况等信息的专题图,从而达到对水质特征污染物监测的目的。系统还可由无人机或无人船搭载自动取水装置,预先设置或根据实时回传图景完成取水操作,并直接进行水质检测。

噪声监测:无人机可搭载噪声监测传感器设备,可监测城市环境、城市交通、工业企业等噪声信息,并辅以高清摄像机便于环保工作人员远程定位噪声源。

土壤质量监测:无人机搭载多光谱成像仪,可以得到大面积测区的各项监测数据,此外,无人机搭载可见光-近红外光设备作为检测手段,通过对比图像的各种空间分析特性,可以提高土壤湿度与包含信息的相关系数,从而通过面信息结合传统点信息的方式,为整个测区宏观环境评价提供依据。

生态数据监测:系统无人机搭载高清照相机、多光谱成像仪,获取城市植被覆盖度信息,周期性获取生态保护区的遥感影像,通过不同时间影像的分析比对或植被覆盖度的计算比对,监测生态保护区植物生态环境的动态演变情况和不同植被类型的相互替代情况等。

2.VR全景直播系统要求

前端设备由全景相机组成,用于实时拍摄全景视频画面。

传输端支持5G/千兆有线网络方式进行视频传输,支持5G时代所有传输协议,提供便捷、稳定的视频传输支撑。

后处理端由便携式拼接服务器、视频流媒体服务器、VR头显一体机、大屏幕等设备组成;便携式拼接服务器支持云上拼接;视频流媒体服务器负责分发视频流到显示端,满足多人同时观看的需求。

3.VR全景相机功能

相机功能要求包括3个方面:一是分辨率,建议8K全景;二是实时视频拼接技术,触摸屏设计和智能操作系统简单易用,配备全景直播系统;三是接口对接,为实现全景VR效果(以VR视角进行监控监测时,可以看到监测设备实时数据),同时保证数据接口与整体系统实现对接。

实际使用部署情况

2019年1月25日,中国联通在雄安新区安新县同口镇孝义河入淀口成功完成基于5G技术的天地一体化生态环境监测体系演示环境搭建工作。通过无人机和无人船不间断走航监测实时回传数据,将拍摄的环境状况及水质数据通过5G网络实时回传至平台及终端,达到VR实景感知和实时观测处理的目的,依托5G大速率、低时延的优势,借助VR无人机全天候、全地形的灵活性以及无人船的超长期巡航监测等特点,实时全景、全数据回传,打造天地一体化生态监测系统。由于白洋淀及入淀河流走向错综复杂,传统的水质监测费时费力,创新监测手段大大提升了水质监测的效率,为雄安新区生态环境稳定发展增添了科技元素。

中国联通5G天地一体化生态监测项目,可通过操控智能化设备,实现环境监测、预警、应急处置全方位一体化的解决方案。系统由无人机、无人船、任务载荷、5G通信模块、后端处理平台等部分组成,各组成部分可以根据需要进行针对性调整与替换,以满足不同应用场景的需求,同时配备5GVR全景摄像头,配合全景直播系统,在全景的基础上加入虚拟现实技术进行直播,实现沉浸式体验,实时感受监测全景,具体部署内容如下。

在监控区域,空气质量检测器、全景摄像头搭载在无人机上,通过同样搭载在无人机上的5G CPE与5G基站相连进行数据传输。数据通过5G基站上传至云平台,云平台通过视频主机和数据分析主机进行数据处理。处理后的数据通过5G基站回传至监控中心,监控中心通过CPE将数据传至平面交互式终端及VR+AR沉浸式终端,见图2。

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图2 平面交互式终端展示

采用AR增强信息技术和物理环境创造沉浸式技术,在实时全景的基础上,叠加AR动态实时环境信息(如空气数据),在空间地理环境信息数据基础上叠加各种实时大数据,形成经度、纬度和海拔高度三维数据显示,通过将数据和现实结合在一起来增强现实。

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图3  VR+AR沉浸式终端展示

行业用户意见反馈

中国联通5G天地一体化生态监测项目受邀参加MWC19上海展,接待包括GSMA主席葛瑞德等在内的业界专家千余人,获得广泛关注,成为大会一大亮点,吸引众多观众驻足观看,也获得了大量国内外行业专家对中国联通在5G和生态方面融合及探索方面的高度认可。

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图4  在MWC19上海世界通信展上

项目先后接待了国家生态环境部、河北生态环境厅、国际电信联盟秘书长赵厚麟、河北雄安新区管委会陈刚书记等方面领导现场体验方案,受到广泛好评,多位嘉宾对方案细节和未来应用提出了更高的要求。

图5  重要领导亲自体验

该项目先后在CCTV4与CCTV新闻频道重点报道宣传,同时为在校大学生提供体验环境和教育基地。

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图6  媒体报道


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